Многокаскадный усилитель переменного тока с обратной связью (стр. 1 из 3)

Введение

Электронные приборы – устройства принцип действия которых основан на использовании явлений связанных с движущимися потоками заряженных частиц. В зависимости от того как происходит управление, электронные приборы делят на вакуумные, газоразрядные, полупроводниковые. В настоящее время трудно назвать такую отрасль, в которой в той или иной степени не применялась бы электроника. Космические и авиационные летательный аппараты, техника, все виды транспорта, медицина, атомная физика, машиностроение используют электронику во все нарастающих масштабах. Достижения электроники используют все телевизионные передатчики и приемники, аппараты для приема радиовещания, телеграфная аппаратура и квазиэлектронные АТС, аппаратура для междугородней связи.

Одним из наиболее важных применений электронных приборов является усиление электрических сигналов, т.е. увеличение их мощности, амплитуды тока или напряжения до заданной величины. В настоящее время усилительные устройства развиваются во многих направлениях, расширяется диапазон усиливаемых частот, выходная мощность. В развитии усилительных устройств широкие перспективы открывает применение интегральных микросхем.

В данной курсовой работе проводится проектирование многокаскадного усилителя переменного тока с обратной связью. При проектировании рассчитываются статические и динамические параметры усилителя, а затем проводится его моделирование на ЭВМ с использованием программного продукта MicroCapIII. При моделировании усилителя производится корректировка его параметров.

1. Исходные данные

Вариант №20–30
Тип проводимости UвхmмВ Rг, Ом Pн, Вт Iн,мA tomax, oC ∆f MОСн(ω) MОСв(ω)
fн, Гц fв, КГц
p-n-p p-канал 200 20 0.22 7 + 65 65 65 0.76 0.76

2. Расчетная часть

2.1 Расчет коэффициента усиления напряжения усилителя

Вычислим амплитудное значение напряжения на выходе:

,

По известным значениям Uнm и Uвхm рассчитываем Koc

Усилителю с отрицательной обратной связью соответствует коэффициент передачи:

. (1).

Определим число каскадов усилителя.

Пусть число каскадов равно 1 (n = 1):

,
,

где Mос(w) – коэффициент частоты каскадов.

Из этой формулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb.

, тогда получим корни
, выбираем отрицательный корень
, и подставляем в уравнение (1),

, т.е. одного каскада будет не достаточно.

Пусть число каскадов усилителя равно 2 (n = 2):

,

Из этой формулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb

тогда из полученных корней выбираем отрицательный

, и подставляем в уравнении (1),
т.е. двух каскадов тоже будет не достаточно.

Пусть число каскадов усилителя равно 3 (n = 3):

,

Из этой формулы составим квадратное уравнение, и решим его относительно Kb

тогда из полученных корней выбираем отрицательный

, и подставляем в уравнение (1),
т.е. усилитель может быть реализован на трех каскадах.

2.2 Расчет элементов выходного каскада

Выбор рабочей точки транзистора

Выбор рабочей точки А транзистора в режиме покоя, когда входной сигнал отсутствует, сводится к выбору тока коллектора IкА и напряжения UкэA в схеме рис. 1, в первоначальном предположении Rэ= 0. т.е. при заземленном эмиттере.

Точку покоя выберем исходя из заданных значений амплитуды напряжения на коллекторе UНМ и тока коллектора IНМ, которые по заданным значениям UН и IН определяются как UНМ=

UН = 44.4 [В] и IНМ=
IН.= = 0.0098 [А].

Определим вид транзистора:

PК= UНМIНМ =0.43 [Вт], транзистор средней мощности.

Определим напряжение UКЭАиз выражения:

=46.4 [В], (для транзисторов средней мощности UЗАП = (2¸2.5) [В])

Рис. 1. Схема усилительного каскада

где KЗ–коэффициент запаса равный (0.7¸0.95)

ЕП=2UКЭА=92.88 [B]

Сопротивление RKнаходим как:

Сопротивление RЭ вычисляется:

Считаем, что на вход подается какой-либо переменный сигнал, тогда для переменного сигнала параллельно

включается
. Для переменного сигнала
будет идти по какой-либо другой динамической линии нагрузки. Она будет обязательно проходить через А.

Поэтому строим динамическую линию нагрузки.

Через точку А проводим линию динамической нагрузки, под углом

.

;
;

гдеKM=1000 масштабный коэффициент.

Выбирая значенияEП из стандартного ряда, тем самым изменяя положениединамической линии нагрузки, проверяем условие

. В нашем случае условие выполнилось при EП=100 [B].

Расчет элементов фиксации рабочей точки

Фиксация рабочей точки A каскада на биполярном транзисторе (рис. 1) осуществляется резистивным делителем R1, R2. Выберем такой транзистор, у которого

и
. В нашем случае таким транзистором может быть транзистор КТ814Г.

Из положения рабочей точки и выходных характеристик транзистора, рассчитаем величину дифференциального коэффициента передачи тока базы b:

Так же из входной характеристики находим входное дифференциальное сопротивление транзистора h11Э:


Рассчитаем величину

по следующему эмпирическому соотношению:
, где
- тепловой ток коллекторного перехода, заданный в справочнике при температуре t0;А = 2,5 для кремниевых транзисторов.
вычислим как
, выберем
. Рекомендуемое значение Nвычисленное как

;

Вычислим R1, R2: